Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing Agents Serbuk Kaca Dan Semen

TUGAS AKHIR

KAJIAN KUAT TEKAN BEBAS STABILITAS TANAH LEMPUNG
DENGAN STABILIZING AGENTS SERBUK KACA DAN SEMEN

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat
untuk menjadi Sarjana

Disusun Oleh :

SRI WAHYUNI HUTAGALUNG
12 0404 011

BIDANG STUDI GEOTEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK
Stabilitas merupakan salah satu usaha dalam memperbaiki kondisi tanah
yang memiliki indeks propertis yang kurang baik. Salah satu stabilisasi tanah yang
biasa dilakukan yaitu dengan menambahkan bahan kimia pada tanah. Bahan kimia
yang biasa digunakan berupa semen, fly ash, kapur dan lainnya. Dalam penelitian
ini digunakan penambahan semen dan serbuk kaca yang mudah diperoleh di kota
Medan dan serbuk kaca merupakan limbah yang selama ini masih kurang
dimanfaatkan oleh masyarakat.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui niai index properties akibat
penambahan 2% semen dan serbuk kaca pada tanah lempung, kemudian untuk
mengetahui nilai kuat tekan maksimum akibat adanya penambahan variasi bahan
stabilisasi dengan pengujian UCT (Unconfined Compression Test), serta
mengetahui pengaruh waktu pemeraman (curring time) terhadap nilai kuat tekan
bebas tanah yang distabilisasi.
Dari hasil penelitian diperoleh bahwa sampel tanah asli memiliki kadar air
12,53%; berat spesifik 2,65; batas cair 48,90% dan indeks plastisitas 33,74%.
Kemudian nilai kuat tekan tanah asli 1,40 kg/cm2. Berdasarkan klasifikasi USCS,
sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis (CL) sedangkan berdasarkan
klasifikasi AASHTO, sampel tanah tersebut termasuk dalam jenis A-7-6.

Setelah tanah distabilisasi dengan 2% PC dan variasi serbuk kaca didapat
kesimpulan bahwa material campuran paling efektif pada variasi campuran 2%
PC + 9% SK dan nilai kuat tekan tanah campuran dengan waktu pemeraman lebih
lama yaitu 14 hari lebih besar dibandingkan dengan 1 hari. Nilai kuat tekan pada
waktu pemeraman 1 hari sebesar 2,72 kg/cm² dan pada waktu pemeraman 14 hari
sebesar 2,79 kg/cm². Tanah yang telah dicampur material campuran paling efektif
yaitu 2% PC + 9% SK termasuk dalam jenis tanah CL menurut klasifikasi tanah
berdasarkan USCS dan menurut klasifikasi tanah menurut AASHTO tanah
campuran termasuk dalam jenis tanah A-6. Semakin banyak kadar serbuk kaca
yang digunakan, daya dukung akan terus mengalami penurunan tetapi tetap di atas
nilai kuat tekan tanah asli.
Kata Kunci : lempung, semen, serbuk kaca, stabilisasi tanah, curring time, kuat
tekan bebas.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia – Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang

berjudul “Kajian Kuat Tekan Bebas Stabilitas Tanah Lembung Dengan Stabilizing
Agents Serbuk Kaca Dan Semen”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk
melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian Sarjana Teknik Sipil pada
Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menghadapi berbagai kendala,
tetapi karena bantuan dari berbagai pihak, penulisan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan. Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Kedua orang tua saya Bapak Syafril Hutagalung dan Ibu Jernih Awan
Sihombing dengan penuh cinta kasih, kesabaran, dan ketabahan dalam
merawat, mendidik, menjaga, serta mendoakan saya. Juga abang tersayang
Ngka yang memberikan banyak dukungan dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., sebagai dosen pembimbing yang
telah memberi bimbingan, arahan, saran, serta motivasi kepada Penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT., dan ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., dan
sebagai Dosen Pembanding dan Penguji Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Prof. Dr. Ing.Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syahrizal, MT., sebagai Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
6. Ibu Ika Puji Hastuti, ST, MT., sebagai Kepala Laboratorium Mekanika
Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.

Universitas Sumatera Utara

7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan
memberikan pengajaran kepada Penulis selama menempuh masa studi di
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
9. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah USU yang telah membantu
dan memberikan penjelasan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini khususnya
Prasetyo, Ade dan Iq bal yang paling banyak membantu penulis.
10. Kepada Abdiansyah Putra Siregar yang selalu memberikan semangat,
dukungan juga bantuan untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Juga rekanrekan seperjuangan stambuk 2012, Beby, Titi, Muiz, Anshar, Ade, Iqbal,

Hafni, Novia dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu
namanya yang telah memberi dukungan serta semangat dalam pengerjaan
tugas akhir ini.
11. Teman-teman Geoteknik Ridwan, Windy, Sintong, Alfon, Astrya, Hizkia,
dan Novita.
12. Kepada teman-teman SMA Tami, Fani, Dea, Sonia, Dina, Ridho, Rino dan
Ahmad yang selalu menyemangati dalam hal moral.
13. Seluruh abang – abang dan kakak – kakak stambuk 2009, yang telah
member dukungan serta semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
14. Adik-adik stambuk 2013 dan 2015, yang tidak dapat disebutkan satu
persatu namanya yang telah membantu serta memberikan semangat.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari
Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan – rekan mahasiswa demi penyempurnaan
Tugas Akhir ini.

Universitas Sumatera Utara

Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat
yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.


Medan,

Oktober 2016

Sri Wahyuni Hutagalung
12 0404 011

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Abstrak ............................................................................................................ i
Kata Pengantar ................................................................................................. ii
Daftar Isi........................................................................................................... v
Daftar Gambar ................................................................................................. ix
Daftar Tabel .................................................................................................. .. xii
Daftar Notasi.................................................................................................. .. xiii
Daftar Lampiran................................................................................................ xv
BAB I


PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1

Latar Belakang ..................................................................... 1

1.2

Rumusan Masalah ................................................................ 2

1.3

Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................... 2
1.4.1 Tujuan ...................................................................... 2
1.4.2 Manfaat .................................................................... 3

BAB II

1.4

Pembatasan Penelitian ........................................................ 3


1.5

Sistematika Penulisan ......................................................... 4

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6
2.1

Tinjauan Umum ................................................................... 6
2.1.1 Tanah........................................................................ 6
2.1.2 Sifat-sifat Fisik Tanah .............................................. 8
2.1.2.1 Angka Pori .................................................. 8
2.1.2.2 Porositas ...................................................... 8
2.1.2.3 Derajat Kejenuhan ....................................... 9
2.1.2.4 Kadar Air ..................................................... 10

Universitas Sumatera Utara

2.1.2.5 Berat Volume ............................................... 10
2.1.2.6 Berat Volume Kering ................................... 10

2.1.2.7 Berat Volume Butiran Padat ........................ 11
2.1.2.8 Berat Jenis .................................................... 11
2.1.3 Batas- batas Atterberg .............................................. 12
2.1.3.1 Batas Cair ..................................................... 13
2.1.3.2 Batas Plastis ................................................. 14
2.1.3.3 Batas Susut ................................................... 14
2.1.3.4 Indeks Plastisitas .......................................... 15
2.1.4 Klasifikasi Tanah ..................................................... 15
2.1.4.1 Sistem Klasifikasi Unified Soil (USCS) ...... 16
2.1.4.2 Sistem Klasifikasi AASHTO ....................... 20
2.1.5 Sifat-sifat Mekanis Tanah ........................................ 22
2.1.5.1 Pemadatan Tanah ......................................... 22
2.1.5.2 Uji Tekan Bebas ........................................... 23
2.2

Bahan-bahan Penelitian ...................................................... 25
2.2.1 Tanah Lempung ....................................................... 25
2.2.1.1 Sifat Umum Tanah Lempung....................... 29
2.2.2 Semen ....................................................................... 34
2.2.3 Serbuk Kaca ............................................................. 36


2.3

Stabilisasi Tanah .................................................................. 38
2.3.1 Stabilisasi Tanah dengan Semen .............................. 40
2.3.2 Stabilisasi Tanah dengan Serbuk Kaca .................... 42

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 42

Universitas Sumatera Utara

3.1

Program Penelitian............................................................... 42

3.2

Pekerjaan Persiapan ............................................................. 42


3.3

Pembuatan Benda Uji .......................................................... 44
3.3.1 Benda Uji untuk Pengujian Batas-batas Atterberg ..... 44
3.3.2 Benda Uji intuk Pengujian Compaction ..................... 44
3.3.3 Benda Uji untuk Pengujian UCT ................................ 44

3.4

Pelaksanaan Pengujian ......................................................... 45
3.4.1 Tanah........................................................................ 45
3.4.1.1 Tanah asli ..................................................... 45
3.4.1.2 Tanah yang telah distabilisasi ...................... 45
3.4.2 Serbuk Kaca ............................................................. 46

3.5
BAB IV

Analisis Data Laboratorium ................................................. 46

HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 48
4.1

Pendahuluan ........................................................................ 48

4.2

Pengujian Sifat Fisik Sampel ............................................... 48
4.2.1 Pengujian Sifat Fisik Tanah Asli ............................. 48
4.2.2 Pengujian Sifat Fisik Serbuk Kaca .......................... 50
4.2.3 Pengujian Sifat Fisik Tanah dengan Bahan
Stablilisator .............................................................. 52
4.2.3.1 Batas Cair ..................................................... 53
4.2.3.2 Batas Plastis ................................................ 54
4.2.3.3 Indeks Plastis ............................................... 55

4.3

Pengujian Sifat Mekanis Tanah ........................................... 56
4.3.1 Pengujian Pemadatan Tanah Asli ............................ 56

Universitas Sumatera Utara

4.3.2 Pengujian Pemadatan Tanah (Compaction)
dengan Bahan Stabilisator........................................ 57
4.3.2.1 Berat Isi Kering Maksimum (γd maks) ...... 59
4.3.2.2 Kadar Air Optimum .................................... 62
4.3.3

Pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined
Compression Test) .................................................. 63

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 70
5.1

Kesimpulan ......................................................................... 70

5.2

Saran ................................................................................... 72

Daftar Pustaka .................................................................................................. 73
Lampiran-lampiran ........................................................................................... 75

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram fase tanah

6

Gambar 2.2 Batas-batas Atterberg

13

Gambar 2.3 Cawan Casagrande dan Grooving Tool

13

Gambar 2.4 Grafik hubungan antara kadar air dan berat volume kering

22

Gambar 2.5 Skema uji tekan bebas

23

Gambar 2.6 Keruntuhan geser kondisi air termampatkan qu di atas
sebagai kekuatan tanah kondisi tak tersekap

24

Gambar 2.7 Struktur Kaolinite

26

Gambar 2.8 Struktur Ilite

27

Gambar 2.9 Struktur Montmorillonite

29

Gambar 2.10 Sifat dipolar molekul air

31

Gambar 2.11 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda

32

Gambar 2.12 Air partikel lempung

33

Gambar 2.13 Hubungan potensial elektrostatis kimia, dan sebagainya,
dengan jarak permukaan lempung

34

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

47

Gambar 4.1 Plot grafik klasifikasi USCS

49

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.2 Grafik analisa saringan tanah asli

50

Gambar 4.3 Grafik batas cair (liquid limit), Atterberg Limit

50

Gambar 4.4 Grafik analisa saringan serbuk kaca

51

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara nilai batas cair (LL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK

53

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara nilai batas plastis (PL) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK

54

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara nilai indeks plastisitas (IP) dengan variasi
campuran 2% PC dan SK

55

Gambar 4.8 Kurva kepadatan tanah asli

57

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari)

61

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara berat isi kering maksimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari)

61

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (1 hari)

62

Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kadar air optimum tanah
dengan variasi campuran (14 hari)

63

Gambar 4.13 Grafik hubungan antara nilai kuat tekan tanah (qu) dengan

Universitas Sumatera Utara

regangan (strain) yang diberikan pada sampel tanah asli
dan tanah remoulded

66

Gambar 4.14 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (1 hari)

67

Gambar 4.15 Grafik kuat tekan dengan variasib 2% PC dengan berbagai
variasi penambahan SK (14 hari)

67

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Derajat kejenuhan dan kondisi tanah

9

Tabel 2.2 Berat jenis tanah

12

Tabel 2.3 Indeks plastisitas tanah

15

Tabel 2.4 Simbol klasifikasi tanah sistem USCS

17

Tabel 2.5 Sistem klasifikasi tanah sistem UNIFIED

18

Tabel 2.6 Klasifikasi tanah menurut AASHTO

21

Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas tanah lempung dengan konsistensinya 24
Tabel 2.8 Aktivitas tanah lempung

30

Tabel 2.9 Susunan unsur semen Portland

36

Tabel 2.10 Kandungan kaca

37

Tabel 2.11 Kandungan serbuk kaca

38

Tabel 4.1 Data uji sifat fisik tanah

48

Tabel 4.2 Data uji sifat fisik serbuk kaca

51

Tabel 4.3 Data hasil uji Atterberg Limit

52

Tabel 4.4 Data uji pemadatan tanah asli

57

Tabel 4.5 Data hasil uji compaction ( 1 hari )

58

Tabel 4.6 Data hasil uji compaction ( 14 hari )

59

Tabel 4.7 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 1 hari )

64

Tabel 4.8 Data hasil uji kuat tekan bebas 2% PC dengan berbagai variasi
penambahan serbuk kaca ( 14 hari )

65

Tabel 4.9 Perbandingan antara kuat tekan tanah asli dan tanah
Remoulded

66

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI

V

Volume tanah (cm3)

Vs

Volume butiran padat (cm3)

V

Volume air di dalam pori (cm3)

W

Berat tanah (gr)

Ws

Berat butiran padat (gr)
Berat air (gr)

ω

Kadar air %

V

Va

W

Volume pori (cm3)

Volume udara di dalam pori (cm3)

Porositas

Angka pori
γb

Berat volume basah (gr/cm3)

��

Berat volume butiran padat (gr/cm3)

��

Berat volume kering (gr/cm3)

��

Berat jenis tanah

SL

Batas susut

S

Derajat kejenuhan %

Berat tanah basah dalam cawan percobaan (gr)
Berat tanah kering oven (gr)
Volume tanah basah dalam cawan
Volume tanah kering oven


Berat jenis air

Universitas Sumatera Utara

IP
LL
PL
��

Indeks plastisitas %
Batas cair %

Batas plastis %

Kuat geser (kg/cm2)



Tegangan utama (kg/cm2)



Kohesi

Kuat tekan bebas tanah

Ø

Sudut geser tanah (0)

��

Tegangan runtuh

St

Sensitivitas

ε

Regangan axial (%)

∆L

Perubahan panjang (cm)

Lo

Panjang mula-mula (cm)

A

Luas rata-rata pada setiap saat (cm2)

Ao

Luas mula-mula (cm2)

σ

Tegangan (kg/cm2)

P

Beban (kg)

k

Faktor kalibrasi proving ring

N

Pembacaan proving ring (div)

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran-1, Data Uji Laboratorium, Kadar Air dan Berat Jenis
Lampiran-2, Data Uji Laboratorium, Analisa Saringan
Lampiran-3, Data Uji Laboratorium, Atterberg Limit
Lampiran-4, Data Uji Laboratorium, Compaction Test
Lampiran-5, Data Uji Laboratorium, Unconfined Compression Test
Lampiran-6, Data Komposisi Kimia Serbuk Kaca
Lampiran-7, Dokumentasi Pelaksanaan

Universitas Sumatera Utara